JP2014195203A - Laminated two-dimensional slot array antenna - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve deterioration in antenna beam pattern.SOLUTION: Two first waveguide connection units 11a, in which a waveguide allotter structure coupled to four BLs to divide a plurality of slot antennas 14 into four in the transverse direction of the slot antennas 14 serves as one unit and in which they are connected together two units by two units in the transverse direction, are provided. Additionally, the first waveguide connection units 11a are connected together by a waveguide allotter 11 in such a manner as to be connected together in the transverse direction by using a second waveguide connection unit 11b positioned in a lower layer.

Description

本発明は、ミリ波帯のアンテナ技術に関する。   The present invention relates to millimeter-wave band antenna technology.

近年、ミリ波帯の電波を利用した超高速無線通信技術の研究開発が進められている。ミリ波帯無線は指向性が高く自由空間伝搬損失が大きい等の理由から、高速通信を行うには、指向性の高いアレイアンテナを用いてビームを絞る必要がある。   In recent years, research and development of ultrahigh-speed wireless communication technology using millimeter-wave band radio waves has been underway. Millimeter-wave radio has a high directivity and a large free space propagation loss. For high-speed communication, it is necessary to narrow the beam using an array antenna with high directivity.

構造の相違により様々なアレイアンテナが存在するが、中空導波管構造を採用した積層型二次元スロットアレイアンテナは、給電線路上の損失が低いことから、高効率・高利得のアンテナ装置を実現できる。   Various array antennas exist depending on the structure, but the laminated two-dimensional slot array antenna using a hollow waveguide structure realizes an antenna device with high efficiency and high gain because the loss on the feed line is low. it can.

図5〜図7は、積層型二次元スロットアレイアンテナの従来構造(第1例)を示す図である。この積層型二次元スロットアレイアンテナ1は、金属性の薄板を層状に積層した構造を備え、各層により電波の給電経路が空洞形成される。   5 to 7 are diagrams showing a conventional structure (first example) of a stacked two-dimensional slot array antenna. This stacked two-dimensional slot array antenna 1 has a structure in which metallic thin plates are stacked in layers, and a radio wave feeding path is formed by each layer.

この給電線路は、方形導波管3との接続側から外部空間側に向けて、方形導波管3内の電波を分配する導波管分配器11と、電波をアンテナ開口端のキャビティに結合するカップリングスロット12と、電波に基づきスロットアンテナを励振させるキャビティ13と、最表層に形成され二次元状に配列された長方形状のスロットアンテナ14とで構成される。   This feed line is coupled to a waveguide distributor 11 that distributes radio waves in the rectangular waveguide 3 from the connection side with the rectangular waveguide 3 toward the external space, and to the cavity at the antenna opening end. Coupling slot 12, a cavity 13 for exciting the slot antenna based on radio waves, and a rectangular slot antenna 14 formed in the outermost layer and arranged two-dimensionally.

複数のスロットアンテナ14は、それら全体を包囲する外縁の形状が正方形になるように配列・形成されており、4つのスロットアンテナ14に対して1つのカップリングスロット12が対応している。   The plurality of slot antennas 14 are arranged and formed so that the shape of the outer edge surrounding them is a square, and one coupling slot 12 corresponds to the four slot antennas 14.

そして、4つのカップリングスロット12に結合される導波管分配器11の結合端A同士をスロットアンテナ14の長手方向で接続し、その接続ユニットB同士を更にスロットアンテナ14の短手方向で接続し、当該接続部位同士を更に長手方向で接続し、最後に当該部位同士を短手方向に接続することにより、平面的に等長配線した1つの導波管分配器11を形成し、最下層の中央において1つの方形導波管3に接続している。   Then, the coupling ends A of the waveguide distributors 11 coupled to the four coupling slots 12 are connected in the longitudinal direction of the slot antenna 14, and the connection units B are further connected in the short direction of the slot antenna 14. Then, the connection parts are further connected in the longitudinal direction, and finally, the parts are connected in the short direction, thereby forming one waveguide distributor 11 having the same length in the plane, and forming the bottom layer Is connected to one rectangular waveguide 3 at the center of the.

図8は、その第2例を示す図である。第1例の場合、スロットアンテナ14の高指向性により、地震等の理由でアンテナ装置の向きが設置位置から変動してしまうと、アンテナ装置の方向を物理的に再調整する手間が発生してしまう。   FIG. 8 is a diagram showing a second example. In the case of the first example, if the orientation of the antenna device fluctuates from the installation position due to the high directivity of the slot antenna 14 due to an earthquake or the like, it takes time to physically readjust the direction of the antenna device. End up.

そこで、第2例では、複数のスロットアンテナ14を長手方向で4つのブロックBLに均等分割し、各ブロックBL内の接続ユニットB同士を長手方向で接続することにより、1つの導波管分配器11をブロックBL毎に形成している。   Therefore, in the second example, a plurality of slot antennas 14 are equally divided into four blocks BL in the longitudinal direction, and the connection units B in each block BL are connected in the longitudinal direction, thereby providing one waveguide distributor. 11 is formed for each block BL.

そして、ブロックBL毎に1つの方形導波管3をそれぞれ接続し、各ブロックBLに供給する電波信号に位相差を与えることにより、電波の放射方向を制御するようにしている。これにより、アンテナ装置自体を振ることなく、任意方向にアンテナビームを振ることができ、前述の物理的な再調整の手間を防止している。   Then, one rectangular waveguide 3 is connected to each block BL, and the radiation direction of the radio wave is controlled by giving a phase difference to the radio wave signal supplied to each block BL. As a result, the antenna beam can be swung in any direction without shaking the antenna device itself, thereby preventing the above-described physical readjustment.

Yohei Miura、外4名、”Double-Layer Full-Corporate-Feed Hollow-Waveguide Slot Array Antenna in the 60-GHz Band“、IEEE TRANSACTIONS ON ANTENNAS AND PROPAGATION、VOL. 59、NO. 8、AUGUST 2011、p.2844-2851Yohei Miura, 4 others, “Double-Layer Full-Corporate-Feed Hollow-Waveguide Slot Array Antenna in the 60-GHz Band”, IEEE TRANSACTIONS ON ANTENNAS AND PROPAGATION, VOL. 59, NO. 8, AUGUST 2011, p. 2844-2851

しかしながら、第2例の場合、長方形のスロットアンテナ14の短辺が向かい合うようにスロットアンテナ群を接続しているため、サイドローブの発生によりアンテナビームパターンが劣化してしまう。   However, in the case of the second example, since the slot antenna groups are connected so that the short sides of the rectangular slot antenna 14 face each other, the antenna beam pattern deteriorates due to generation of side lobes.

つまり、図9に示すように、スロットアンテナ14から外部空間側(紙面垂直上方向)に出力される電界成分はその長辺の中心で強くその端部(短辺側)で弱いという性質から、スロットアンテナ14の短辺同士を向かい合うように接続すると電界成分が弱い部分同士で結合されることになり、結合の弱い部分と長辺中心の電界成分の強い部分とが交互に現れる状態で電波が放射されるため、アンテナビームパターンが劣化してしまう。   That is, as shown in FIG. 9, the electric field component output from the slot antenna 14 to the external space side (upward direction in the drawing) is strong at the center of its long side and weak at its end (short side). When the short sides of the slot antenna 14 are connected so as to face each other, the portions where the electric field components are weak are coupled to each other. Since it is radiated, the antenna beam pattern is deteriorated.

本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、アンテナビームパターンの劣化を改善することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to improve deterioration of an antenna beam pattern.

請求項1記載の積層型二次元スロットアレイアンテナは、最上層に形成され、二次元状に配列された長方形状の複数のスロットアンテナと、前記スロットアンテナの短手方向で分けられた複数のスロットアンテナを、当該スロットアンテナの長辺が向かい合うように中間層で接続する導波管分配器と、を有することを要旨とする。   2. The stacked two-dimensional slot array antenna according to claim 1, wherein a plurality of rectangular slot antennas formed in the uppermost layer and arranged two-dimensionally, and a plurality of slots divided in the short direction of the slot antenna. The gist of the invention is to have a waveguide distributor that connects the antenna with an intermediate layer so that the long sides of the slot antenna face each other.

請求項2記載の積層型二次元スロットアレイアンテナは、請求項1記載の積層型二次元スロットアレイアンテナにおいて、前記導波管分配器は、前記分割領域内の複数のスロットアンテナを複数の中間層を用いて接続することを要旨とする。   The stacked two-dimensional slot array antenna according to claim 2 is the stacked two-dimensional slot array antenna according to claim 1, wherein the waveguide distributor includes a plurality of slot antennas in the divided region as a plurality of intermediate layers. The gist is to connect using the.

請求項3記載の積層型二次元スロットアレイアンテナは、請求項2記載の積層型二次元スロットアレイアンテナにおいて、前記導波管分配器は、当該導波管分配器の分配端同士を上側の中間層で接続する第1の接続手段と、前記第1の接続手段同士を下側の中間層で接続する第2の接続手段と、を有することを要旨とする。   The stacked two-dimensional slot array antenna according to claim 3 is the stacked two-dimensional slot array antenna according to claim 2, wherein the waveguide distributor has an upper middle portion between the distribution ends of the waveguide distributor. The gist of the invention is to have first connecting means for connecting with a layer and second connecting means for connecting the first connecting means with a lower intermediate layer.

以上より、本発明によれば、長方形状であるスロットアンテナの短手方向で分けられた複数のスロットアンテナを、そのスロットアンテナの長辺が向かい合うように接続するため、電界成分の強い部分同士の結合により、アンテナビームパターンの劣化を抑制できる。   As described above, according to the present invention, the plurality of slot antennas divided in the short direction of the rectangular slot antenna are connected so that the long sides of the slot antenna face each other. The coupling can suppress the deterioration of the antenna beam pattern.

本発明によれば、アンテナビームパターンの劣化を抑制できる。   According to the present invention, it is possible to suppress degradation of the antenna beam pattern.

第1の実施の形態に係る積層型二次元スロットアレイアンテナの層上面図である。FIG. 3 is a layer top view of the stacked two-dimensional slot array antenna according to the first embodiment. 第1の導波管接続ユニットと第2の導波管接続ユニットとの接続部分を示す図である。It is a figure which shows the connection part of a 1st waveguide connection unit and a 2nd waveguide connection unit. 第1の導波管接続ユニットと第2の導波管接続ユニットとの接続部分の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the connection part of a 1st waveguide connection unit and a 2nd waveguide connection unit. 第2の実施の形態に係る積層型二次元スロットアレイアンテナの層上面図である。It is a layer top view of the laminated two-dimensional slot array antenna which concerns on 2nd Embodiment. 従来の積層型二次元スロットアレイアンテナの斜視断面図である。It is a perspective sectional view of a conventional stacked type two-dimensional slot array antenna. 従来の積層型二次元スロットアレイアンテナの構成説明図である。FIG. 6 is a configuration explanatory diagram of a conventional stacked two-dimensional slot array antenna. 従来の積層型二次元スロットアレイアンテナ(第1例)の層上面図である。It is a layer top view of the conventional laminated type two-dimensional slot array antenna (1st example). 従来の積層型二次元スロットアレイアンテナ(第2例)の層上面図である。It is a layer top view of the conventional laminated type two-dimensional slot array antenna (2nd example). 積層型二次元スロットアレイアンテナの作用効果説明図である。It is explanatory drawing of an effect of a laminated type two-dimensional slot array antenna.

本発明は、分割されたブロック内の複数のスロットアンテナをその長辺が向かい合うように導波管分配器で接続することを特徴としている。これにより、長辺同士で向かい合う複数のスロットアンテナにおいて電界成分の強い部分同士が結合されるので、サイドローブのない良好なアンテナビームパターンが得られることから、アンテナビームパターンの劣化を抑制できる。   The present invention is characterized in that a plurality of slot antennas in divided blocks are connected by a waveguide distributor so that their long sides face each other. Thereby, portions having strong electric field components are coupled to each other in the plurality of slot antennas facing each other on the long sides, and a good antenna beam pattern without side lobes can be obtained, so that deterioration of the antenna beam pattern can be suppressed.

以下、本発明を実施する一実施の形態について図面を用いて説明する。但し、本発明は多くの異なる様態で実施することが可能であり、本実施の形態の記載内容に限定して解釈すべきではない。   Hereinafter, an embodiment for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. However, the present invention can be implemented in many different modes and should not be construed as being limited to the description of the present embodiment.

〔第1の実施の形態〕
図1は、第1の実施の形態に係る積層型二次元スロットアレイアンテナ1の層上面図である。同図(a)は、最上層の上面図であり、同図(b)は、導波管分配器11の形成層の上面図である。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a layer top view of the stacked two-dimensional slot array antenna 1 according to the first embodiment. FIG. 4A is a top view of the uppermost layer, and FIG. 4B is a top view of a formation layer of the waveguide distributor 11.

この積層型二次元スロットアレイアンテナ1は、金属性の薄板や誘電体の表面を金属で覆った薄板を層状に積層した構造を備え、各層により電波の給電経路が空洞形成されている。例えば、120GHzのミリ波帯向けアンテナ装置に利用される。   The laminated two-dimensional slot array antenna 1 has a structure in which a thin metal plate or a thin plate with a dielectric surface covered with metal is laminated in layers, and a radio wave feeding path is formed by each layer. For example, it is used for an antenna device for a millimeter wave band of 120 GHz.

この給電線路は、図5や図6で示した従来技術と同様に、最下層に接続される方形導波管3との接続側からアンテナ装置の外部空間側に向けて、方形導波管3内の電波を分配する導波管分配器11と、電波をアンテナ開口端のキャビティに結合するカップリングスロット12と、電波に基づきスロットアンテナを励振させるキャビティ13と、最表層に形成され二次元状に配列された長方形状のスロットアンテナ14とで構成される。それら構成要素のサイズは、非特許文献1のTABLEIに記載されたパラメータ値と同程度である。   In the same way as the prior art shown in FIG. 5 and FIG. 6, this feed line is formed in the rectangular waveguide 3 from the connection side with the rectangular waveguide 3 connected to the lowermost layer toward the external space side of the antenna device. A waveguide distributor 11 that distributes the internal radio wave, a coupling slot 12 that couples the radio wave to the cavity at the antenna opening end, a cavity 13 that excites the slot antenna based on the radio wave, and a two-dimensional shape formed on the outermost layer. The rectangular slot antennas 14 are arranged in a rectangular pattern. The sizes of these constituent elements are approximately the same as the parameter values described in TABLEI of Non-Patent Document 1.

複数のスロットアンテナ14は、それらを包囲する外縁の形状が正方形になるように配列・形成されており、位相の異なる4つの電波信号の出力領域を分けるため、スロットアンテナ14の短手方向で4つのブロックBLに均等に単位分割されている。また、4つのスロットアンテナ14は、1つのカップリングスロット12に対応している。   The plurality of slot antennas 14 are arranged and formed so that the shape of the outer edge surrounding them is a square. In order to divide the output areas of the four radio signals having different phases, the slot antennas 14 are arranged in the short direction of the slot antenna 14. Units are equally divided into two blocks BL. The four slot antennas 14 correspond to one coupling slot 12.

導波管分配器11は、形成層の異なる第1の導波管接続ユニット11aと第2の導波管接続ユニット11bで構成されており、ブロックBLに含まれる複数のスロットアンテナ14を、そのスロットアンテナ14の長辺が向かい合うように接続している。   The waveguide distributor 11 includes a first waveguide connection unit 11a and a second waveguide connection unit 11b having different formation layers. The plurality of slot antennas 14 included in the block BL are The slot antennas 14 are connected so that the long sides face each other.

具体的には、1つのブロックBL内において、第1の導波管接続ユニット11aは、4つのカップリングスロット12に結合される導波管分配器11の結合端(分配端)A同士を、その結合端Aの形成層と同一層(上側の中間層)でスロットアンテナ14の短手方向で接続している。   Specifically, in one block BL, the first waveguide connection unit 11a connects the coupling ends (distribution ends) A of the waveguide distributor 11 coupled to the four coupling slots 12. The same layer (upper intermediate layer) as the formation layer of the coupling end A is connected in the short direction of the slot antenna 14.

また、第2の導波管接続ユニット11bは、第1の導波管接続ユニット11a同士を、第1の導波管接続ユニット11aの形成層の下層(下側の中間層)でスロットアンテナ14の短手方向で接続している。そして、第2の導波管接続ユニット11bは、ブロック毎に用意された1つの方形導波管3に接続される。   Further, the second waveguide connection unit 11b is configured such that the first waveguide connection units 11a are connected to each other in the slot antenna 14 on the lower layer (lower intermediate layer) of the formation layer of the first waveguide connection unit 11a. Connect in the short direction. The second waveguide connection unit 11b is connected to one rectangular waveguide 3 prepared for each block.

すなわち、導波管分配器11は、複数のスロットアンテナ14を短手方向に4分割するべく、4つのカップリングスロット12に結合される導波管分配器構造を1単位としてそれらを短手方向に2単位ずつ接続した2つの第1の導波管接続ユニット11aを有し、更にその第1の導波管接続ユニット11a同士を下層のレイヤにある第2の導波管接続ユニット11bを用いて短手方向で接続するようにしている。   That is, the waveguide distributor 11 uses the waveguide distributor structure coupled to the four coupling slots 12 as one unit in order to divide the plurality of slot antennas 14 into four in the short direction. Two first waveguide connection units 11a connected to each other, and the first waveguide connection units 11a are connected to each other by using a second waveguide connection unit 11b in the lower layer. And connect in the short direction.

このように、分割されたブロックBL内の複数のスロットアンテナ14を当該スロットアンテナ14の長辺が向かい合うように導波管分配器11で接続しているので、長辺同士で向かい合う複数のスロットアンテナ14において電界成分の強い部分同士が結合されることから、サイドローブのない良好なアンテナビームパターンが得られることにより、アンテナビームパターンの劣化を抑制できる。   In this way, since the plurality of slot antennas 14 in the divided block BL are connected by the waveguide distributor 11 so that the long sides of the slot antenna 14 face each other, the plurality of slot antennas that face each other along the long sides. In FIG. 14, the portions having strong electric field components are coupled to each other, so that a good antenna beam pattern without side lobes can be obtained, so that deterioration of the antenna beam pattern can be suppressed.

また、分割されたブロックBL内の複数のスロットアンテナ14を複数の層を用いて接続しているので、隣り合うブロックBL内の導波管分配器11同士の平面的な衝突を回避できる。この点について以下説明する。   Further, since the plurality of slot antennas 14 in the divided block BL are connected using a plurality of layers, a planar collision between the waveguide distributors 11 in the adjacent blocks BL can be avoided. This point will be described below.

ブロックBL内の複数のスロットアンテナ14を当該スロットアンテナ14の長辺が向かい合うように接続する場合、図7(b)や図8(b)に示したような短辺が向かい合うように接続する場合と異なり、導波管分配器11の結合端A同士を迂回して接続する必要があるため、隣接ブロックBLの導波管分配器11と干渉してしまう。   When connecting the plurality of slot antennas 14 in the block BL so that the long sides of the slot antenna 14 face each other, when connecting so that the short sides as shown in FIGS. 7B and 8B face each other Unlike the waveguide distributor 11, the coupling ends A of the waveguide distributors 11 need to be detoured and connected to each other, and thus interfere with the waveguide distributor 11 of the adjacent block BL.

そこで、上下複数の層を用いることにより、その干渉状態を回避するようにしている。一方、導波管分配器11の太さを細くすることも考えられるが、導波管分配器11には一定の太さが必要とされる。   Therefore, the interference state is avoided by using a plurality of upper and lower layers. On the other hand, it is conceivable to reduce the thickness of the waveguide distributor 11, but the waveguide distributor 11 requires a certain thickness.

導波管の太さは、導波管のカットオフ周波数及び高次モードとのトレードオフの関係があり、カットオフ周波数以下の電磁波を伝播することができない。また、導波管の太さが細いとカットオフ周波数は上昇してしまう。   The thickness of the waveguide has a trade-off relationship with the cutoff frequency of the waveguide and a higher-order mode, and electromagnetic waves having a cutoff frequency or lower cannot be propagated. Further, when the waveguide is thin, the cutoff frequency increases.

つまり、構造的な衝突を避ける為に導波管を細くすると、より高周波の電磁波でなければ伝播できなくなる。一方、導波管のカットオフ周波数を、使用周波数付近のギリギリとする設計では、電磁波の通過は可能であるものの、使用周波数帯域における群遅延特性にバラツキが生じてしまう。   In other words, if the waveguide is narrowed to avoid structural collisions, it cannot propagate unless it has a higher frequency electromagnetic wave. On the other hand, in a design in which the cutoff frequency of the waveguide is limited to the vicinity of the use frequency, the electromagnetic wave can pass through, but the group delay characteristic in the use frequency band varies.

ゆえに、使用周波数からある程度十分に下回るカットオフ周波数となる導波管太さとする必要がある。また、逆に導波管が太くなると、今度は高次モードという不要な電磁波のモードが発生するようになり、ノイズの原因となってしまう。よって、これらを考慮した適当な導波管の太さが必要となる。   Therefore, it is necessary to set the waveguide thickness to a cutoff frequency that is sufficiently lower than the used frequency to some extent. On the other hand, if the waveguide becomes thicker, an unnecessary electromagnetic wave mode, which is a higher-order mode, is generated, which causes noise. Therefore, an appropriate waveguide thickness considering these factors is required.

そこで、上下複数の層を用いることにより、導波管分配器11の形成において適当な太さを確保しつつ、隣り合うブロックBL内の導波管分配器11同士の平面的な衝突を回避している。   Therefore, by using a plurality of upper and lower layers, a plane collision between the waveguide distributors 11 in the adjacent blocks BL can be avoided while ensuring an appropriate thickness in the formation of the waveguide distributor 11. ing.

尚、導波管分配器11は、方形導波管3との接続端から各結合端Aまでの距離がそれぞれ等しくなることが必須であるため、つまり、外部空間側(図1の紙面上空)から見て第1の導波管接続ユニット11aが二等分される位置に第2の導波管接続ユニット11bを接続する必要があるため、第1の導波管接続ユニット11aと第2の導波管接続ユニット11bを同一層で最短距離で接続することは困難である。   The waveguide distributor 11 must have the same distance from the connection end to the rectangular waveguide 3 to each coupling end A, that is, the external space side (in the space of FIG. 1). Since it is necessary to connect the second waveguide connection unit 11b to a position where the first waveguide connection unit 11a is divided into two equal parts as viewed from above, the first waveguide connection unit 11a and the second waveguide connection unit 11a It is difficult to connect the waveguide connection units 11b at the shortest distance on the same layer.

続いて、第1の導波管接続ユニット11aと第2の導波管接続ユニット11bとの接続部分を図2に示す。薄層により形成された空洞のカップリングスロット11cを介して、第1の導波管接続ユニット11aの給電線路と第2の導波管接続ユニット11bの給電線路を空間接続する。   Then, the connection part of the 1st waveguide connection unit 11a and the 2nd waveguide connection unit 11b is shown in FIG. The feed line of the first waveguide connection unit 11a and the feed line of the second waveguide connection unit 11b are spatially connected via a hollow coupling slot 11c formed of a thin layer.

このような接続部分の接続手段としては、例えば、図3に示すような、T−ジャンクション15a及びE−ベント15bと、それらを接続するカップリングスロット15cとで構成される電力分配器15を利用可能である。このような電力分配器15を用いることにより、アンテナビームの劣化を更に抑制できる。   As a connection means for such a connection portion, for example, a power distributor 15 including a T-junction 15a and an E-vent 15b and a coupling slot 15c for connecting them is used as shown in FIG. Is possible. By using such a power distributor 15, the deterioration of the antenna beam can be further suppressed.

尚、図1や図2では、外部空間側から見て2列になるように第1の導波管接続ユニット11aと第2の導波管接続ユニット11bを配列・形成しているが、それらが外部空間側から見て重なるように1列になるようにしても構わない。   In FIG. 1 and FIG. 2, the first waveguide connection unit 11a and the second waveguide connection unit 11b are arranged and formed in two rows as viewed from the external space side. May be arranged in a row so as to overlap when viewed from the external space side.

以上を通じ、本実施の形態によれば、スロットアンテナ14の短手方向で複数のスロットアンテナ14を4つのブロックBLに機能的に均等分割し、分割されたブロックBLにおける複数のスロットアンテナ14を当該スロットアンテナ14の長辺が向かい合うように導波管分配器11で接続しているので、指向性の高い積層型二次元スロットアレイアンテナ1において、電界成分の結合が強くなる方向にスロットアンテナ14を分割してそれぞれに位相遅延を与えることを可能にし、更に、アンテナビームの劣化(サイドローブの増加)を防止しつつアンテナビームを曲げることが可能となる。   Through the above, according to the present embodiment, the plurality of slot antennas 14 are functionally divided into four blocks BL in the short direction of the slot antenna 14, and the plurality of slot antennas 14 in the divided blocks BL are Since the slot distributors 14 are connected by the waveguide distributor 11 so that the long sides of the slot antennas 14 face each other, the slot antenna 14 is arranged in the direction in which the coupling of the electric field components becomes strong in the highly directional stacked two-dimensional slot array antenna 1. It is possible to divide each of them and give a phase delay to each of them, and further, it is possible to bend the antenna beam while preventing deterioration of the antenna beam (increase in side lobe).

〔第2の実施の形態〕
通常、アンテナ装置は、対称性等を考慮して、第1の実施の形態で説明したように、各スロットアンテナ14の外縁形状が正方形となるように作製される。一方、アンテナビームパターンの劣化を多少許容する場合には、スロットアンテナ14の配置位置を変更しても構わない。
[Second Embodiment]
Normally, the antenna device is manufactured so that the outer edge shape of each slot antenna 14 is a square as described in the first embodiment in consideration of symmetry and the like. On the other hand, when the deterioration of the antenna beam pattern is allowed to some extent, the arrangement position of the slot antenna 14 may be changed.

第2の実施の形態に係る積層型二次元スロットアレイアンテナ1の層上面図を図4に示す。同図(a)は、最上層の上面図であり、同図(b)は、導波管分配器11の形成層の上面図である。   FIG. 4 shows a layer top view of the stacked two-dimensional slot array antenna 1 according to the second embodiment. FIG. 4A is a top view of the uppermost layer, and FIG. 4B is a top view of a formation layer of the waveguide distributor 11.

本実施の形態では、第1の実施の形態で説明した4つのブロックBLのうち、最も外側にある2つのブロックBL(out)に対応する全ての構成要素をより外側にずらして形成している。   In the present embodiment, among the four blocks BL described in the first embodiment, all the constituent elements corresponding to the outermost two blocks BL (out) are shifted outward and formed. .

これにより、外側のブロックBL(out)と内側のブロックBL(in)との間に一定の幅が確保されることから、その確保領域を利用して、第1の実施の形態で説明した第1の導波管接続ユニット11aと第2の導波管接続ユニット11bとを共に同一層(結合端Aの形成層)で形成する。   As a result, a certain width is secured between the outer block BL (out) and the inner block BL (in), so that the secured area is used to explain the first embodiment described in the first embodiment. Both the first waveguide connection unit 11a and the second waveguide connection unit 11b are formed in the same layer (the formation layer of the coupling end A).

本実施の形態であっても、分割されたブロックBL内の複数のスロットアンテナ14を当該スロットアンテナ14の長辺が向かい合うように導波管分配器11で接続している特徴は第1の実施の形態と共通しているので、アンテナビームパターンの劣化を抑制できる。   Even in the present embodiment, the plurality of slot antennas 14 in the divided block BL are connected by the waveguide distributor 11 so that the long sides of the slot antenna 14 face each other. Therefore, it is possible to suppress the deterioration of the antenna beam pattern.

最後に、各実施の形態では、導波管分配器11の結合端Aに結合されるカップリングスロット12の数が4つの場合を例に説明したが、4、8、16、…と4の倍数の数を用いても構わない。また、アンテナビームの劣化を多少許容できるならば、最低限2つであっても構わない。   Finally, in each of the embodiments, the case where the number of coupling slots 12 coupled to the coupling end A of the waveguide distributor 11 is four has been described as an example, but 4, 8, 16,. Multiple numbers may be used. Further, as long as the deterioration of the antenna beam can be allowed to some extent, the number may be at least two.

1…積層型二次元スロットアレイアンテナ
11…導波管分配器
11a…第1の導波管接続ユニット(第1の接続手段)
11b…第2の導波管接続ユニット(第2の接続手段)
11c…カップリングスロット
12…カップリングスロット
13…キャビティ
14…スロットアンテナ
15…電力分配器
15a…T−ジャンクション
15b…E−ベント
15c…カップリングスロット
3…方形導波管
A…導波管分配器11の結合端(分配端)
B…結合端を接続した接続ユニット
B(out)…外側の接続ユニット
B(in)…内側の接続ユニット
BL…ブロック
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Stack type two-dimensional slot array antenna 11 ... Waveguide distributor 11a ... 1st waveguide connection unit (1st connection means)
11b ... second waveguide connection unit (second connection means)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11c ... Coupling slot 12 ... Coupling slot 13 ... Cavity 14 ... Slot antenna 15 ... Power divider 15a ... T-junction 15b ... E- vent 15c ... Coupling slot 3 ... Rectangular waveguide A ... Waveguide divider 11 coupling ends (distribution end)
B: Connection unit with connecting ends B (out): Outer connection unit B (in): Inner connection unit BL: Block

請求項1記載の積層型二次元スロットアレイアンテナは、金属層が積層され、各層内に電波を給電する空洞経路が形成された積層型二次元スロットアレイアンテナにおいて、最上層に形成され、二次元状に配列された長方形状の複数のスロットアンテナと、前記最上層よりも下層に形成され、前記スロットアンテナの短手方向で分割された領域内の複数のスロットアンテナのうち長辺が向かい合うスロットアンテナに対応する空洞経路の端部同士を空間接続する導波管分配器と、を有し、前記導波管分配器は、前記空洞経路の端部同士を複数の層を用いて空間接続し、前記端部同士を上側の層で空間接続する第1の接続手段と、前記第1の接続手段同士を下側の層で空間接続する第2の接続手段と、を有することを要旨とする。 The stacked two-dimensional slot array antenna according to claim 1 is a stacked two-dimensional slot array antenna in which a metal layer is stacked and a hollow path for feeding radio waves is formed in each layer. A plurality of slot antennas arranged in a rectangular shape, and a slot antenna whose long sides face each other among a plurality of slot antennas formed in a lower layer than the uppermost layer and divided in a short direction of the slot antenna A waveguide distributor that spatially connects the ends of the cavity path corresponding to each other, and the waveguide distributor spatially connects the ends of the cavity path using a plurality of layers, The gist of the present invention is to have a first connecting means for spatially connecting the end portions with an upper layer, and a second connecting means for spatially connecting the first connecting means with a lower layer .

Claims (3)

最上層に形成され、二次元状に配列された長方形状の複数のスロットアンテナと、
前記スロットアンテナの短手方向で分けられた複数のスロットアンテナを、当該スロットアンテナの長辺が向かい合うように中間層で接続する導波管分配器と、
を有することを特徴とする積層型二次元スロットアレイアンテナ。
A plurality of rectangular slot antennas formed in the uppermost layer and arranged two-dimensionally;
A waveguide distributor for connecting a plurality of slot antennas divided in the short direction of the slot antenna with an intermediate layer so that the long sides of the slot antenna face each other;
A stacked two-dimensional slot array antenna comprising:
前記導波管分配器は、
前記分割領域内の複数のスロットアンテナを複数の中間層を用いて接続することを特徴とする請求項1記載の積層型二次元スロットアレイアンテナ。
The waveguide distributor is
The stacked two-dimensional slot array antenna according to claim 1, wherein a plurality of slot antennas in the divided area are connected by using a plurality of intermediate layers.
前記導波管分配器は、
当該導波管分配器の分配端同士を上側の中間層で接続する第1の接続手段と、
前記第1の接続手段同士を下側の中間層で接続する第2の接続手段と、
を有することを特徴とする請求項2記載の積層型二次元スロットアレイアンテナ。
The waveguide distributor is
First connection means for connecting the distribution ends of the waveguide distributor with an upper intermediate layer;
Second connection means for connecting the first connection means to each other in a lower intermediate layer;
The stacked two-dimensional slot array antenna according to claim 2, further comprising:
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